具有状态依赖摩擦不确定性的车辆队列自适应滑模控制

多机器人编队控制在车辆车队、队列、有效载荷运输和监控等领域有多种应用。维持车辆队列编队需要设计一种合适的控制方案，该方案能够处理外部干扰和不确定的系统参数，同时保持机器人之间预定的安全距离。在此背景下，一个关键挑战是处理车轮与地面之间未知/不确定的摩擦力，这些摩擦力随着路面变化、轮胎磨损和车辆速度的变化而变化。尽管最先进的自适应控制器可以处理先验有界的不确定性，但它们在准确建模和识别摩擦力方面存在困难，因为摩擦力通常依赖于状态且无法先验有界。本文提出了一种用于基于轮式移动机器人的车辆队列的新型自适应滑模控制器，该控制器能够在不了解摩擦力参数和结构的情况下处理摩擦力的未知和复杂行为。该控制器使用自适应滑模控制技术来调节队列速度并保持预定的机器人间距离，即使存在外部干扰和不确定的系统参数也是如此。该方法包含两个阶段的过程：首先，运动学控制器根据期望轨迹计算期望速度；其次，动力学模型生成实现期望运动的指令。通过分离机器人的运动学和动力学，该方法可以简化控制问题，并允许对轮式移动机器人进行更高效和鲁棒的控制。